适于和双肢回路或单肢回路一起使用的呼吸器的制作方法
专利名称：适于和双肢回路或单肢回路一起使用的呼吸器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于向患者通气的系统和方法，它可以利用单肢呼吸回路 或双肢呼吸回路使呼吸器和患者的呼吸道相连接，从而使呼吸器的灵活性和患 者可获得的治疗选择最优化。
背景技术：
众所周知，可以通过单肢呼吸回路和患者接口向患者提供压力支持。这种 通气系统通常使用如风机来产生气流。通过控制风机的运行速度，控制将气体 从气体流路进行转向的阀，或通过上述两种控制方式的组合，可以控制输送给 患者的气体压力或流量。气流通过呼吸回路与患者的呼吸道相通，该呼吸回路 通常是和呼吸器的出气口相连接的柔性管。单肢呼吸回路的远端包括患者接口 ， 如鼻罩、鼻/口腔(全)面罩，覆盖了脸、或鼻套管的全面罩，该患者接口将呼 吸回路和患者的呼吸道连接。
在呼吸回路、患者接口中、在呼吸回路和患者接口之间的连接处或上述位 置的任何组合中设置一个排气口。该排气口允许气体从呼吸回路的内部或患者 接口排出到环境大气中。典型的排气口由相对小的、具有固定几何形状的孔或
多个孔组成。具有变化几何形状的孔也是已知的。在呼气过程中， 一些患者呼 出的气体通过排气口到达大气中， 一些呼出的气体朝呼吸器流回到呼吸回路。 根据呼气的大小，呼出的气体可以通过呼吸器内的压力控制阀排出气体系统。 通过排气口，可能地通过呼吸器吸气肢中的压力/流量控制阀排出气体的技
术是有利的，因为对呼出气流的阻力相对较小。这样，就使呼气过程中患者导 致的呼气效应(工作)在呼吸器中最小，该呼吸器使用了单肢回路以使气流和 患者相通。除了提供使用面罩的通气，可以使用也被称作压力支持系统的单肢 呼吸器来提供各种压力支持模式，例如包括持续性通气道正压(CPAP)支持、 随着使用者的呼吸循环改变诊治压力的双水平压力治疗、随着呼吸效应改变压
力的比例辅助通气(PVA )、随着流量或预定曲线改变压力的比例气道正压 (PPAP)通气、根据监控的使用者状态改变压力的自滴定压力支持。
重症护理呼吸器使用双肢回路向患者提供支持，该双肢回路包括吸气肢和 呼气肢。这种呼吸器通常称为"侵入式"呼吸器，因为患者接口通常是插入患 者气道的装置。然而，众所周知的是在双肢呼吸器中使用非侵入式患者接口。 气流通常由压缩机、风机、活塞或风箱产生。吸气肢将气流从呼吸器运送给患 者，呼气肢将气流从患者运送到排气阀，该排气阀通常设置在呼吸器内。排气 阀控制来自系统即来自呼气肢的排气流。吸气肢和呼气肢的近端部连接到呼吸
器，吸气肢和呼气肢的远端部连接到患者旁边的Y形连接器。双肢呼吸器中的 患者接口与Y形连接器连接，该患者接口通常是气管切开插管或气管内导管。 然而，众所周知的是使用鼻/口腔罩将呼吸连接到患者，只要从面罩的气体泄漏 最小。
应该理解，单肢通气配置和双肢通气配置之间的一个差别在于呼吸器控制 泄漏的能力。在单肢呼吸器系统中，存在通过排气口的来自系统的已知泄漏和 潜在的未知泄漏，如在面罩/患者接口处的泄漏。已经知道一些技术可以在单肢 呼吸器系统中使用，以解决已知的泄漏和未知的泄漏，从而确保患者接受到期 望的压力和/或流量。这样，.单肢呼吸器系统也被称为"泄漏容许"系统。然而 在双肢呼吸器系统中，关闭系统就意味着不存在假定的泄漏，故意地或无意地， 使得呼吸器能够精确地控制向患者输送和从患者呼出的气体的压力、体积和/ 或流量。这样，双肢呼吸器系统不是泄漏容许的，因为它们没有解决泄漏的能力。
因为双肢呼吸器系统控制向患者输送的气体压力、体积和/或流量的能力比
单肢呼吸器系统更加精确，因此双肢呼吸器系统更加适合于在生命支持情况中 使用。相反地，双肢呼吸器系统不适合于在期望非侵入式通气的情况中使用， 因为它不能处理泄漏，这在对患者进行非侵入式通气时是非常普遍的。此外， 当在非侵入式模式中使用常规的双肢呼吸器系统时，其通常仍然在双肢配置中 使用。然而，双肢配置是不利的，因为呼气肢的存在会导致相对高的呼气阻力 (呼出气体阻力)，该呼气阻力通常高于在常规的单肢呼吸器系统中存在的阻 力。该高呼气阻力产生的原因是，补偿流动(ExpiatoryFlow)必须通过整个呼 气肢，以及通过流量传感器、滤菌器和排气阀。
还众所周知的是，通过提供单肢回路在重症护理呼吸器中提供非侵入式通 气，该单肢回路具有连接到呼吸器的吸气肢的近端和连接到患者接口的远端。 具有这种配置的常规呼吸器使用主动可控的排气阀，该排气阀设置在单肢回路 的远端。此外，必须在呼吸器和主动可控阀之间提供硬布线，使得呼吸器能够 控制阀的操作。更加具体地，在呼吸循环的呼气阶段控制阀使其打开(将气体 排出到大气中)，而在吸气阶段使其关闭。这种配置是不利的，因为它需要相 当多的且笨重的主动可控阀，这些可控阀"悬置"在单肢回路的远端上，即Y 形连接器在双肢回路中所处的位置。此外，和主动可控阀的硬布线连接会产生 线连接的缠结问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种克服了常规呼吸器的缺点的呼吸器。 根据本发明的一个实施例可以实现该目的，即通过提供一种呼吸器，其包括外 壳、设置在外壳内的气流发生器、设置在外壳外表面上的出气口、连接气流发 生器和出气口的第一导管、设置在外壳的外表面上的进气口、设置在外壳内的 第一排气阀、以及连接进气口和第一排气闽的第二导管。该第一排气阀控制来 自第二导管的排气流。第二排气阀设置在外壳中并可操作地连接到第一导管。 该第二排气阀控制来自第一导管的第一排气流。此外，控制器可搡作地连接到 第二排气阀，并且当呼吸器在单肢通气配置中操作时，板据与呼吸器连接的患
者的呼吸期使第二排气阀改变流量限制的程度。这样，本发明提供了具有双肢 和单肢呼吸器的组件，使得其能够使用双肢回路或常规的单肢回路进行搡作， 而不会引入较大的呼气阻力，不需要特定的单肢回路，例如不需要靠近患者的 主动排气阀。
在本发明的另 一个实施例中，通过一种向患者提供通气的系统可以实现该 目的，该系统包括呼吸器、双肢回路和单肢回路。该呼吸器包括外壳、设置在 外壳内的气流发生器、设置在外壳外表面上并可操作地连接到气流发生器的出 气口、设置在外壳的外表面上的进气口、设置在外壳内并适于在单肢通气配置 或双肢通气配置中搡作呼吸器的控制器。当呼吸器配置成在双肢通气配置中操 作时，该双肢回路具有适于连接到出气口的吸气肢，和适于连接到进气口的呼 气肢。当呼吸器配置成在单肢通气配置中搡作时，该单肢回路具有适于连接到 出气口的近端。当单肢回路连接到出气口时，控制器适于在单肢通气配置中操 作呼吸器，或者当双肢回路连接到出气口和进气口时，控制器适于在双肢通气 配置中操作呼吸器。
本发明的又一个目的是提供一种向患者提供通气的方法，该方法没有常规
通气技术的缺点。通过一种方法可以实现该目的，该方法包括提供一种呼吸
器，该呼吸器具有外壳、设置在外壳内的气流发生器、设置在外壳的外表面上 并可搡作地连接到气流发生器的出气口、设置在外壳的外表面上的进气口和设 置在外壳内并适于在单肢通气配置或双肢通气配置中搡作呼吸器的控制器。该 方法还包括提供具有吸气肢和呼气肢的双肢回路，以及当呼吸器配置成在单肢 通气配置中操作时提供具有连接到进气口的近端的单肢回路。该方法还包括选 择是在双肢通气配置还是在单肢通气配置中搡作呼吸器，以及当选择/期望双肢 通气配置时将双肢回路连接到呼吸器，或者当选择/期望单肢通气配置时将单肢 回路连接到呼吸器。
在本发明的另一个实施例中，通过提供一种呼吸器可以实现该目的，该呼 吸器包括外壳、设置在外壳内并适于产生气流的气流发生器、设置在外壳内的 排气阀、设置在外壳的外表面上的出气口、设置在外壳的外表面上的进气口、
构造成将气流发生器连接到出气口和排气阀的第一导管、构造成将进气口连接 到排气阀的第二导管，其中排气阀构造成控制来自第一导管的排气流和来自第 二导管的气流，还包括可搡作地连接到排气阀的控制器，其中响应连接到的呼 吸器的患者的呼吸期，以及响应配置成在单肢通气配置或双肢通气配置中操作 的呼吸器，该控制器使排气阀改变流量限制的程度。
在本发明的另一个实施例中，通过提供一种构造成向患者提供通气的系统 可以实现该目的。该系统包括呼吸器、响应被配置成在双肢通气配置中操作的 呼吸器，并适于连接到该呼吸器的双肢回路，以及响应被配置成在单肢通气配 置中搡作的呼吸器，并适于连接到该呼吸器的单肢回路。该呼吸器包括外壳、 设置在外壳内并构造成产生气流的气流发生器、排气阀、以及适于在单肢通气 配置或双肢通气配置中操作呼吸器的控制器。
在本发明的另 一个实施例中，通过一种向患者提供通气的方法可以实现该 目的。该方法包括使用单肢回路或双肢回路中的一个将患者和呼吸器连接，用 该呼吸器产生气流。该呼吸器包括外壳、设置在外壳内并构造成产生气流的气 流发生器、排气阀、设置在外壳的外表面上并可操作地连接到气流发生器和排 气阀的出气口、设置在外壳的外表面上并可操作地连接到排气阀的进气口、以 及可操作地连接到排气阀的控制器，该控制器适于响应通过单肢回路或双肢回 路连接到呼吸器的患者，并响应该患者的呼吸期，使排气阀改变流量限制的程 度。
当参考附图考虑下面的描述和随附的权利要求时，所有这些描述都构成本 说明书的一部分，本发明的这些和其他目的、特征和特点、以及操作方法、结 构的相关元件的功能、部件的组合和制造的经济性将变得显而易见，其中相同 的参考数字在各个附图中表示相应的部件。显然应该理解的是，附图仅仅是为 了说明和描述的目的，而不是作为对本发明的限制。
图l是与双肢患者回路连接的根据本发明的原理的呼吸器的示意图；以及
图2是图1的呼吸器与单肢患者回路连接的示意图。
具体实施例方式
这里使用的方向用语，例如左、右、顺时针、逆时针、顶部、底部、上、 下以及其派生词均为图中所示元件的定向，除非明确描述，它们并不是对权利 要求的限制。
正如这里所使用的，术语"数字"表示一个或多于一个，"一"或"一个" 的单数形式包括多个所指对象，除非在文中清楚指明。
正如这里所使用的，两个或多个部件"连接"或"耦合"在一起的描述表 示多个部件通过一个或多个中间部件直接或间接地接合在一起。此外，如这里
所使用的，两个或多个部件"固定"在一起的描述表示多个部件直接接合在一 起。
图1和2示意性地示出了通气系统的一个示例性实施例，该通气系统通常用
30泉示，其包括根据本发明原理的呼吸器32。该呼吸器32例如能够使用双肢回 路(图l)在双肢通气配置中操作，或者使用常规的单肢回路在单肢通气配置中 操作，单肢回路(图2)例如具有和导管、连接到导管的患者接口或两者相联的 被动排气口。
呼吸器32包括外壳34和设置在外壳内的气流发生器36，该气流发生器适于 产生气流。气流发生器36可以是适合于产生气流的任何设备，该气流用箭头39 表示，该气流的压力大于环境大气压力，该设备例如是压缩机、风扇、叶轮、 风机、活塞或风箱。可以将气体从任何合适的源如环境大气、储气罐(加压储 气罐)或其他气体供应提供给气流发生器。
尽管没有示出，本发明还设想向患者提供第二气体，如氧气。典型地，可 以将第一气体供应(空气)和第二气体供应(如氧气)在呼吸器中混合。通常 氧气源是加压的氧气储罐、集中墙式供应(通常用于医院)或氧浓缩器。第二 气体通常由加压的源或设置在呼吸器或其外部的压力发生器提供，该压力发生 器用于提高第二气体供应的压力'。可以在气流发生器36的上游或下游混合第一
气流和第二气体。此外，本发明设想控制第二气体的流动和/或第二气体和第一 气流的混合，使得向患者输送期望浓度的第二气体，如FI02。监测气体浓度并 以反馈方式控制第二气体的技术是已知的。因此，本发明省略对其的描述。
出气口40设置在呼吸器外壳的外表面上。第一导管42将气流发生器的输出 连接到出气口，使得从呼吸器提供气流。在示出的实施例中，阀44连接到导管 42,以控制由气流发生器36提供给患者的气体压力/流量。本发明设想，阀44可 以是适合于提供压力/流量控制功能的任何常规的压力/流量控制阀。美国专利号 5,694,923、 5，701，883、 6,123,074、 6,615,831和美国专利申请号10/832,184 (公开 号为US 2004-0211422 Al)公开了一个合适阀的实例。控制器46连接到阀44和/ 或气流发生器36,从而控制输送给患者的气体压力/流量。
本发明还可以设想，呼吸器的压力/流量控制功能可以仅通过气流发生器来 实现，即不使用阀44。这样，在一个实施例中，阀44是可选择的。例如，正如 本领域所熟知的，本发明可以设想通过改变气流发生器的运行速度来控制压力/
、、_ t=t抓更。
相反地，在另一个实施例中，本发明可以设想取消气流发生器，使用阀来 控制输送给患者的气体压力/流量。只要来自气体源如来自加压的储罐或加压的 气源的气体已经被加压了就可以。在该实施例中，其中气流发生器36是可选择 的，阀44作为压力控制阀搡作，以控制向患者输送的气体压力/流量。当然，本 发明还可以设想使用压力/流量技术的组合，即控制气流发生器的运行速度和提 供一个或多个压力/流量控制阀。
进气口48设置在外壳的外表面上，设置在外壳内的第一排气阀50通过第二 导管52连接到进气口。第一排气阀50控制来自第二导管52的排气流，该排气流 动用箭头54表示，且第一排气阀在控制器46的控制下进行操作。第一排气阀50 相当于通常的重症护理的双肢呼吸器中的排气阀。例如，第一排气阀50在控制 器46的控制下进行搡作，控制患者的呼气和呼吸末正压通气(PEEP)。
呼吸器包括和控制器46通信的输入/输出设备56。该输入/输出设备56可以是 适合于向控制器提供信息或者从控制器接受信息的任何设备，其通常用于设置
和/或控制呼吸器。该设备的实例包括直接布置在呼吸器上的小键盘、触摸屏、
显示器、按钮、开关、旋钮、拨号盘、发光二极管(LED)、扬声器、麦克风、
或其任意组合。本发明还可以设想，该输入/输出设备相对于呼吸器的外壳是远 程的或外部的，其具有有线的或无线的通信线路，该通信线路用于使远程设备 和控制器通信，以设置和/或控制呼吸器。在这种情况下，可以在呼吸器中提供 合适的终端、接收器、发射器或收发器。此外，可以在计算机网络如因特网或
LAN系统上和呼吸器进行远程通信，合适的通信连接，例如可以在呼吸器上提 供调制解调器、电缆联接、RS-232、 Tl、 DSL。
在示出的示例性实施例中，呼吸器32包括主动可控的第二排气阀58，其布 置在呼吸器外壳内并可搡作地连接到第一导管42。第二排气阀58在控制器46的 控制下控制来自第一导管的第一排气流，正如用箭头60所表示的。在该示出的 实施例中，排气流通向环境大气。然而，本发明还设想，将所有或者一部分排 气引导回到气流发生器36的入口。通过在和气流发生器相联的气动回路中提供 第二排气阈58,以及通过以和在常规的非侵入式呼吸器即单肢压力支持系统中 相同的方式操作该排气阀，本发明的呼吸器32能够在双肢、重症护理、(通常 是侵入式)通气模式中搡作，也能够在单肢、压力支持、非侵入式通气模式中 操作。
图l示出了连接到双肢患者回路70的呼吸器32。在该配置中，吸气肢72将气 流从呼吸器运送给患者，如箭头74所表示的。吸气肢的近端连接到出气口40， 而吸气肢72的远端连接到Y形连接器76。呼气肢80将气流从患者运送回到呼吸 器32,特别地，运送回到第一排气阀50，如箭头82所表示的。呼气肢的近端连 接到进气口48,而远端连接到Y形连接器76。
在搡作过程中，通过气流发生器36产生气体流动，该气体是空气、空气-氧气，混合物或任何常规的气体混合物。阀44控制由呼吸器在出气口40输出的 气体压力/流量。吸气肢72通常是柔性的软管或导管，其通过Y形连接器将气流 运送到患者的呼吸道。该Y形连接器可以使用任何常规的患者接口设备连接到 患者的呼吸道，该患者接口设备适于在该环境中使用，如气管套管、气管内导管或面罩。无论是自发的还是由呼吸器推动的患者呼吸用箭头84表示。
在吸气过程中，阀50和58关闭，或者至少足够限制，使得气流被输送到患 者的肺部，很少或者没有气体从这些阀中排出。在呼气过程中，阀58保持关闭， 但是阀50打开，使得气体能够沿着呼气肢从患者流出，并从呼气肢排出，该呼 气肢通常也是柔性的软管或导管。如上所述，控制阀50的开度可以控制整个气 动系统中的压力，如PEEP。
如上所述，阖58保持关闭，同时呼吸器在双肢配置中搡作。然而，本发明 还可以设想，使用阀58作为减压阀，而呼吸器在双肢配置中操作。也就是说， 本发明可以设想，监测导管42、吸气肢72或两者内的压力，如果所监测的压力 超过了给定阈值(该阈值通常是一个安全极限)，仅致动阀58。当然，可以仅
可以理解，当呼吸器32在双肢配置中操作时，其操作方式在很大程度上和常规 的重症护理呼吸器相同。
呼吸器32还能够使用常规的单肢回路在单肢配置中操作，即，该单肢回路 是没有在患者旁边设置特定的主动排气阀的回路。图2示出了根据一个实施例连 接到单肢回路90的呼吸器32。单肢回路90包括单腔导管92,其通常是一个柔性 软管，并具有连接到呼吸器32的出气口40的近端，以及连接到导管92的远端的 患者接口94。患者接口94将导管连接到患者的呼吸道。在示出的实施例中，患 者接口组件94是覆盖了鼻子、嘴或两者的面罩。本发明还可以设想，用于将气 流和患者呼吸道相通的其他装置如接口管、或组合式鼻/口腔罩、全面罩、气管 套管或气管内导管可以适合于用作患者接口装置94。此外，图中没有示出头盔、 接口管、或用于将患者接口装置固定在使用者上的其他装置，但是可以设想将 其用在本发明中。
在示出的实施例中，单肢回路90,即导管92和/或患者接口94包括合适的排 气组件96,其用于将气体从上述装置排出到环境大气中。在该实施例中，排气 组件96由被动排气口即连续的开口限定在导管92中。由排气口提供的气流用箭 头98表示。例如，在美国专利号5,937,851、 6，615,830和6,851,425中教导了合适
的被动排气口的实例，在此将上述专利的内容引入作为参考。
应该理解，本发明可以设想使用其他常规的被动排气组件作为排气组件96。 例如，美国专利号5,685,296和6,584,977提出了 一种适合于在这里使用的平衡 (Plateau)呼气间，该呼气阀可在气动系统中的压力发生波动时提供恒定的排 气流。为此，被动排气组件可以不是电子控制的，例如由单独的控制器来控制 的组件。
在单肢模式中操作时，控制器46根据连接到呼吸器的患者的呼吸期使第二 排气阀58改变流量限制的程度，例如打开和关闭。更加具体地，在吸气过程中， 关闭阀58从而阻止排气流60,并向患者提供气流。然而，在呼气过程中，完全 或者部分地打开阀58,以允许排气流60和患者的呼气排出到患者接口94和导管 92中。呼出气体通过排气组件96排出到大气中。根据呼气的大小，气体还可以 倒转地流回导管92到达排气阀58。因为该阀在呼气过程中是打开的，因此允许 呼出气流相对不受阻碍地通过气动系统。由于排气组件94和排气阀58的存在， 对呼出气流有非常小的阻力。因此，在使用任何常规的单肢患者回路时，呼吸 器32例如在输送非侵入式通气中也可以很好地工作。
本发明还设想，在单肢配置中使用时，气流发生器36的运行速度可以单独 地或与排气阀58相组合地改变到达患者的气体压力/流量。也就是说，本发明可 以设想取消排气阀58,而是使用运行速度控制作为增大和减小通过单肢回路向 患者提供的气流压力的技术。此外，阀44可以单独使用，或者与气流发生器36 和/或排气阀58组合使用，从而当使用连接到呼吸器的出气口的单肢回路时，在 吸气和呼气之间提供压力/流量改变功能。
从上面对本发明的描述可以理解，呼吸器32可以在单肢或双肢配置中操作。 可以使用输入/输出设备选择呼吸器所采取的哪种搡作模式。本发明还可以设 想，提供自动监测通气系统是设置在双肢配置还是单肢配置中的能力，即取消 使用者输入。例如，如果没有导管连接到进气口48，呼吸器可以编程为默认到 单肢操作配置。单肢通气配置和双肢通气配置之间的切换仅涉及将双肢回路和 呼吸器分离，然后将单肢回路连接到呼吸器(或者反之亦然)，接着使用输入/
输出设备切换操作模式，或者根据其端口连接了哪个回路使呼吸器自动确定在 哪种模式中操作。
本发明可以设想，呼吸器32中的导管和/或阀可以是分离的部件，或者可以
集成到一个单独单元中，如单个的材料单元。例如，排气阀50和排气阀58可以 组合成一个单独的三通排气阀。在该实施例中，第一导管42将出气口40连接到 气流发生器36和该组合排气阀。附加地，第二导管52将进气口48连接到该组合 排气阀。本发明还可以设想，可以在本发明的呼吸器中使用在侵入式或非侵入 式呼吸器中使用的特征和部件。例如，可以在本发明的通气系统中使用加湿器、 流量传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、滤菌器、电路加热器等 等。
尽管为了说明的目的已经详细地描述了本发明，该说明目前被认为是最可 行的且优选的实施例，但是应该理解，这些细节仅仅是为了说明的目的，本发 明不限于公开的实施例，相反地，这些细节用于覆盖落入了随附权利要求的精 神和范围内的修改和等同布置。例如，应该理解，本发明可以设想，有可能的 话，任何实施例的一个或多个特征可以和任何其他实施例的一个或多个特征组 合在一起。例如，排气阀50和排气阀58的特征可以组合成一个单独的三通排气 阀，同时其仍然处于本发明的范围。在排气阀50和排气阀58组合成一个单独的 三通排气阀的地方，可以设想，控制器46构造成即使在双肢回路72连接到呼吸 器32 (假定在双肢导管上增加了必须的排气口 )的时候也使呼吸器32在单肢配 置中搡作。
权利要求
1、一种呼吸器(32)，包括外壳(34)；设置在外壳(34)内并适于产生气流(39)的气流发生器(36)；设置在外壳(34)的外表面上的出气口(40)；连接气流发生器(36)和出气口(40)的第一导管(42)；设置在外壳(34)的外表面上的进气口(48)；设置在外壳(34)内的第一排气阀(50)；连接进气口(48)和第一排气阀(50)的第二导管(52)，其中该第一排气阀(50)控制来自第二导管(52)的排气流(54)；设置在外壳(34)中并可操作地连接到第一导管(42)的第二排气阀(58)，其中该第二排气阀(58)控制来自第一导管(42)的第一排气流(60)；以及可操作地连接到第二排气阀(58)的控制器(46)，其中响应被配置成在单肢通气配置中操作的呼吸器(32)，该控制器(46)根据与呼吸器(32)连接的患者的呼吸期，使第二排气阀(58)改变流量限制的程度。
2、 如权利要求l所述的呼吸器(32),其中第二排气阀(58)配置和布置 成将气流(60)从第一导管(42)排出到环境大气、气流发生器(36)的入口 中，或者排出到这两者中。
3、 如权利要求l所述的呼吸器(32)，还包括适于监测第一导管(42)内 的气体压力的压力传感器，其中控制器(46)根据压力传感器的输出，使第二 排气阀(58)改变流量限制的程度。
4、 如权利要求l所述的呼吸器(32)，其中呼吸器(32)适于在双肢通气 配置中或者在单肢通气配置中操作，以及其中响应在双肢通气配置中操作的呼 吸器(32)，控制器(46)根据患者的呼吸期使第一排气阀(50)改变流量限 制的程度。
5、如权利要求l所述的呼吸器(32),还包括 双肢回路(70),响应配置成在双肢通气配置中操作的呼吸器(32),该 双肢回路具有适于连接到出气口 (40)的吸气肢(72)和适于连接到进气口 (48) 的呼气肢(80);或者单肢回路(90),响应配置成在单肢通气配置中操作的呼吸器(32),该 单肢回路具有适于连接到出气口 (40)的近端。
6、 如权利要求5所述的呼吸器(32),还包括 连接到单肢回路(卯)的远端的患者接口 (94);和 设置在患者接口 (94)、单肢回路(卯)或者设置在上述两个装置之内的被动排气组件(96)，用于将第二排气流(98)提供到环境大气中。
7、 如权利要求l所述的呼吸器(32),还包括适于接受使用者输入的输入 设备(56),用于选择双肢通气配置或单肢通气配置。
8、 一种用于向患者提供通气的系统(30),包括(a) 呼吸器(32),该呼吸器包括 (1 )外壳(34);(2 )设置在外壳(34 )内并适于产生气流(39 )的气流发生器(36);(3) 设置在外壳(34)的外表面上，并可操作地连接到气流发生器(36) 的出气口 (40);(4) 设置在外壳(34)的外表面上的进气口 (48);以及(5) 设置在外壳(34)内的控制器(46),其适于在双肢通气配置或 单肢通气配置中操作呼吸器(32);(b) 双肢回路(70),响应配置成在双肢通气配置中搡作的呼吸器(32), 该双肢回路具有适于连接到出气口 (40)的吸气肢(72)和适于连接到进气口(48)的呼气肢(80);和(c) 单肢回路(卯)，响应配置成在单肢通气配置中操作的呼吸器(32), 该单肢回路具有适于连接到出气口 (40)的近端，其中控制器(46)适于响应 连接到呼吸器(32)的单肢回路(90)，并在单肢通气配置中搡作呼吸器(32)， 或者响应连接到呼吸器(32)的双肢回路(70),并在双肢通气配置中操作呼吸器(32 )。
9、 如权利要求8所述的系统(30),还包括设置在气流发生器(36)和出 气口 ( 40 )之间的第 一排气阀(50 ),该第一排气阀可搡作地连接到控制器(46 ), 其中响应在单肢通气配置中操作呼吸器(32)的控制器(46),控制器(46) 控制第一排气阀(50)，使得将气体排出到环境大气、气流发生器(36)的入 口、或者排出到上述两者。
10、 如权利要求9所述的系统(30),还包括 连接在气流发生器(36)和出气口 (40)之间的导管(42);和 适于监测导管(42)中的气体压力的压力传感器，其中控制器(46)响应压力传感器的输出，使第一排气间(50)改变流量限制的程度。
11、 如权利要求9所述的系统(30)，还包括与出气口 (40)相联的第二排 气阀(58),其中控制器(46)响应在双肢通气配置中操作的呼吸器(32)， 使第二排气阀(58)改变流量限制的程度。
12、 如权利要求8所述的系统(30),还包括 连接到单肢回路(90)的远端的患者接口 (94);和 设置在患者接口 (94)、单肢回路(90)或者这两个装置之内的被动排气组件(96),用于将第二排气流(98)提供到环境大气中。
13、 如权利要求8所述的系统(30)，还包括适于接受使用者输入的输入设 备(56),用于选择双肢通气配置或单肢通气配置。
14、 一种向患者提供通气的方法，包括以下步骤 (a)提供一种呼吸器(32),该呼吸器包括(1) 外壳(34)，(2) 设置在外壳(34)内并适于产生气流(39)的气流发生器(36)， (3 )设置在外壳(34 )的外表面上并可操作地连接到气流发生器(36 )的出气口 ( 40 ),(4) 设置在外壳(34)的外表面上的进气口 (48);和(5) 设置在外壳(34)内的控制器(46),其适于在单肢通气配置或 双肢通气配置中操作呼吸器(32);(b) 提供具有吸气肢(72)和呼气肢(80)的双肢回路(70);(c) 提供具有近端的单肢回路(90);(d) 选择在双肢通气配置或者在单肢通气配置中操作呼吸器(32);和(e) 响应所选择的双肢通气配置，将双肢回路(70)连接到呼吸器(32) 上，其中吸气肢(72)连接到出气口 (40)，而呼气肢(80)连接到进气口 (48), 或者响应所选择的单肢通气配置，将单肢回路(90)连接到呼吸器(32),其 中近端连接到出气口 (40)。
15、 如权利要求14所述的方法，其中在选择步骤中，选择双肢通气配置， 以及在连接步骤中，将双肢回路(70)连接到呼吸器(32),还包括判定从双肢通气配置切换到单肢通气配置； 使双肢回路(70)和呼吸器(32)分离；和 将单肢回路(90)连接到呼吸器(32)。
16、 如权利要求14所述的方法，其中在选择步骤选择单肢通气配置，以及 在连接步骤将单肢回路(90)连接到呼吸器(32),还包括判定从单肢通气配置切换到双肢通气配置； 使单肢回路(90)和呼吸器(32)分离；以及 将双肢回路(70)连接到呼吸器(32)。
17、 如权利要求14所述的方法，还包括从和单肢回路(90)相联的被动排 气组件(96)排出气体(98)。
18、 一种呼吸器(32)，包括 外壳(34);设置在外壳(34)内并适于产生气流(39)的气流发生器(36); 设置在外壳(34)内的排气阀(50， 58); 设置在外壳(34)的外表面上的出气口 (40); 设置在外壳(34)的外表面上的进气口 (48);构造成将气流发生器(36)连接到出气口 (40)和排气阀(50， 58)的第 一导管(42);构造成将进气口 (48)连接到排气闽(50， 58)的第二导管(52)，其中 该排气闽(50, 58)构造成控制来自第一导管(42)的排气流(60)和来自第 二导管(52)的气流(54)中的至少一个；和可搡作地连接到排气阀(50， 58)的控制器(46)，其中响应连接到的呼 吸器(32)的患者的呼吸期，以及响应配置成在单肢通气配置或双肢通气配置 中操作的呼吸器(32)，该控制器(46)使排气阀(50， 58)改变流量限制的 程度。
19、 如权利要求18所述的呼吸器(32),还包括适于监测第一导管(42) 内的气体(39)压力的压力传感器，其中控制器(46)根据压力传感器的输出 使排气闽(50， 58)改变流量限制的程度。
20、 如权利要求18所述的呼吸器(32),还包括双肢回路(70),响应配置成在双肢通气配置中操作的呼吸器(32),该 双肢回路具有适于连接到出气口 (40)的吸气肢(72)和适于连接到进气口 (48) 的呼气肢(80);或者单肢回路(90)，响应配置成在单肢通气配置中操作的呼吸器(32),该 单肢回路具有适于连接到出气口 (40)的近端。
21、 如权利要求20所述的呼吸器(32),还包括 连接到单肢回路(卯)的远端的患者接口 (94);和 设置在患者接口 (94)、单肢回路(卯)或者这两个装置之内的被动排气组件(96)，用于将排气流(98)提供到环境大气中。
22、 如权利要求18所述的呼吸器(32),还包括适于接受使用者输入的输 入设备(56)，用于选择双肢通气配置或单肢通气配置。
23、 一种构造成向患者提供通气的系统(30),包括 (a)呼吸器(32),该呼吸器包括(1) 外壳(34),(2) 设置在外壳(34)内并构造成产生气流(39)的气流发生器(36)，(3) 排气阀(50, 58 ),和(4) 适于在单肢通气配置中或在双肢通气配置中操作呼吸器(32)的 控制器(46),(b) 双肢回路(70)，响应配置成在双肢通气配置中操作的呼吸器(32), 该双肢回路适于连接到呼吸器(32);和(c) 单肢回路(90)，响应配置成在单肢通气配置中搡作的呼吸器(32), 该单肢回路适于连接到呼吸器(32)。
24、 如权利要求23所述的系统(30),其中呼吸器(32)还包括 设置在外壳(34)的外表面上并可操作地连接到气流发生器(36)的出气口 (40);和设置在外壳(34)的外表面上的进气口 (48);其中响应配置成在双肢通 气配置中操作的呼吸器(32),双肢回路(70)具有适于连接到出气口 (40) 的吸气肢(72)和适于连接到进气口 (48)的呼气肢(80);以及其中响应配置成在单肢通气配置中操作的呼吸器(32)，单肢回路(90) 具有适于连接到出气口 (40)的近端。
25、 如权利要求24所述的系统(30),其中呼吸器(32)还包括 连接在气流发生器(36)和出气口 (40)之间的导管(42);和 适于监测导管中的气体压力的压力传感器，其中控制器(46)响应压力传感器的输出使排气阀(50， 58)改变流量限制的程度。
26、 如权利要求23所述的系统(30),还包括 连接到单肢回路(90)的远端的患者接口 (94);和 设置在患者接口 (94)内或者单肢回路(90)内或者这两个装置之内的被动排气组件(96)，用于将排气流(98)提供到环境大气中。
27、 如权利要求23所述的系统(30)，其中呼吸器(32)还包括适于接受 使用者输入的输入设备(56),用于选择双肢通气配置或单肢通气配置。
28、 一种用于向患者提供通气的方法，包括以下步骤 (a)使用单肢回路(卯)或双肢回路(70)中的一个将患者和呼吸器(32) 连接；和(b)用呼吸器(32)产生气流(39)，该呼吸器(32)包括 (1)外壳(34),(2 )设置在外壳(34 )内并构造成产生气流(39 )的气流发生器(36 ), (3)排气阀(50, 58 ),(4 )设置在外壳(34 )的外表面上并可搡作地连接到气流发生器(36 ) 和排气阀(50, 58)的出气口 (40),(5 )设置在外壳(34 )的外表面上并可操作地连接到排气阀(50， 58 ) 的进气口 (48);以及(6)可操作地连接到排气阀(50, 58 )的控制器(46)，该控制器(46) 适于响应通过单肢回路(90)或双肢回路(70)连接到呼吸器(32)的患者， 以及响应该患者的呼吸期使排气阀(50， 58)改变流量限制的程度。
全文摘要
本发明的呼吸器(32)包括外壳(34)，设置在外壳(34)内的气流发生器(36)，设置在外壳(34)的外表面上的出气口(40)，和连接气流发生器(36)和出气口的第一导管(42)。在外壳(34)的外表面上还设置了进气口(48)。第二导管(52)将进气口(48)连接到外壳(34)中的第一排气阀(50)，该第一排气阀(50)可调节来自第二导管(52)的排气流(54)。设置在外壳(34)中的第二排气阀(58)连接到第一导管(42)，并且该第二排气阀(58)可调节来自第一导管(42)的排气流。当呼吸器(32)在单肢通气配置中操作时，连接到第二排气阀(58)的控制器(46)根据与呼吸器(32)连接的患者的呼吸期使第二排气阀(58)改变流量限制的程度。
文档编号A62B9/02GK101360528SQ200680050531
公开日2009年2月4日 申请日期2006年12月6日 优先权日2005年12月8日
发明者彼得·R·多伊尔 申请人:Ric投资有限公司
技术领域：
本发明涉及一种用于向患者通气的系统和方法，它可以利用单肢呼吸回路 或双肢呼吸回路使呼吸器和患者的呼吸道相连接，从而使呼吸器的灵活性和患 者可获得的治疗选择最优化。
背景技术：
众所周知，可以通过单肢呼吸回路和患者接口向患者提供压力支持。这种 通气系统通常使用如风机来产生气流。通过控制风机的运行速度，控制将气体 从气体流路进行转向的阀，或通过上述两种控制方式的组合，可以控制输送给 患者的气体压力或流量。气流通过呼吸回路与患者的呼吸道相通，该呼吸回路 通常是和呼吸器的出气口相连接的柔性管。单肢呼吸回路的远端包括患者接口 ， 如鼻罩、鼻/口腔(全)面罩，覆盖了脸、或鼻套管的全面罩，该患者接口将呼 吸回路和患者的呼吸道连接。
在呼吸回路、患者接口中、在呼吸回路和患者接口之间的连接处或上述位 置的任何组合中设置一个排气口。该排气口允许气体从呼吸回路的内部或患者 接口排出到环境大气中。典型的排气口由相对小的、具有固定几何形状的孔或
多个孔组成。具有变化几何形状的孔也是已知的。在呼气过程中， 一些患者呼 出的气体通过排气口到达大气中， 一些呼出的气体朝呼吸器流回到呼吸回路。 根据呼气的大小，呼出的气体可以通过呼吸器内的压力控制阀排出气体系统。 通过排气口，可能地通过呼吸器吸气肢中的压力/流量控制阀排出气体的技
术是有利的，因为对呼出气流的阻力相对较小。这样，就使呼气过程中患者导 致的呼气效应(工作)在呼吸器中最小，该呼吸器使用了单肢回路以使气流和 患者相通。除了提供使用面罩的通气，可以使用也被称作压力支持系统的单肢 呼吸器来提供各种压力支持模式，例如包括持续性通气道正压(CPAP)支持、 随着使用者的呼吸循环改变诊治压力的双水平压力治疗、随着呼吸效应改变压
力的比例辅助通气(PVA )、随着流量或预定曲线改变压力的比例气道正压 (PPAP)通气、根据监控的使用者状态改变压力的自滴定压力支持。
重症护理呼吸器使用双肢回路向患者提供支持，该双肢回路包括吸气肢和 呼气肢。这种呼吸器通常称为"侵入式"呼吸器，因为患者接口通常是插入患 者气道的装置。然而，众所周知的是在双肢呼吸器中使用非侵入式患者接口。 气流通常由压缩机、风机、活塞或风箱产生。吸气肢将气流从呼吸器运送给患 者，呼气肢将气流从患者运送到排气阀，该排气阀通常设置在呼吸器内。排气 阀控制来自系统即来自呼气肢的排气流。吸气肢和呼气肢的近端部连接到呼吸
器，吸气肢和呼气肢的远端部连接到患者旁边的Y形连接器。双肢呼吸器中的 患者接口与Y形连接器连接，该患者接口通常是气管切开插管或气管内导管。 然而，众所周知的是使用鼻/口腔罩将呼吸连接到患者，只要从面罩的气体泄漏 最小。
应该理解，单肢通气配置和双肢通气配置之间的一个差别在于呼吸器控制 泄漏的能力。在单肢呼吸器系统中，存在通过排气口的来自系统的已知泄漏和 潜在的未知泄漏，如在面罩/患者接口处的泄漏。已经知道一些技术可以在单肢 呼吸器系统中使用，以解决已知的泄漏和未知的泄漏，从而确保患者接受到期 望的压力和/或流量。这样，.单肢呼吸器系统也被称为"泄漏容许"系统。然而 在双肢呼吸器系统中，关闭系统就意味着不存在假定的泄漏，故意地或无意地， 使得呼吸器能够精确地控制向患者输送和从患者呼出的气体的压力、体积和/ 或流量。这样，双肢呼吸器系统不是泄漏容许的，因为它们没有解决泄漏的能力。
因为双肢呼吸器系统控制向患者输送的气体压力、体积和/或流量的能力比
单肢呼吸器系统更加精确，因此双肢呼吸器系统更加适合于在生命支持情况中 使用。相反地，双肢呼吸器系统不适合于在期望非侵入式通气的情况中使用， 因为它不能处理泄漏，这在对患者进行非侵入式通气时是非常普遍的。此外， 当在非侵入式模式中使用常规的双肢呼吸器系统时，其通常仍然在双肢配置中 使用。然而，双肢配置是不利的，因为呼气肢的存在会导致相对高的呼气阻力 (呼出气体阻力)，该呼气阻力通常高于在常规的单肢呼吸器系统中存在的阻 力。该高呼气阻力产生的原因是，补偿流动(ExpiatoryFlow)必须通过整个呼 气肢，以及通过流量传感器、滤菌器和排气阀。
还众所周知的是，通过提供单肢回路在重症护理呼吸器中提供非侵入式通 气，该单肢回路具有连接到呼吸器的吸气肢的近端和连接到患者接口的远端。 具有这种配置的常规呼吸器使用主动可控的排气阀，该排气阀设置在单肢回路 的远端。此外，必须在呼吸器和主动可控阀之间提供硬布线，使得呼吸器能够 控制阀的操作。更加具体地，在呼吸循环的呼气阶段控制阀使其打开(将气体 排出到大气中)，而在吸气阶段使其关闭。这种配置是不利的，因为它需要相 当多的且笨重的主动可控阀，这些可控阀"悬置"在单肢回路的远端上，即Y 形连接器在双肢回路中所处的位置。此外，和主动可控阀的硬布线连接会产生 线连接的缠结问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种克服了常规呼吸器的缺点的呼吸器。 根据本发明的一个实施例可以实现该目的，即通过提供一种呼吸器，其包括外 壳、设置在外壳内的气流发生器、设置在外壳外表面上的出气口、连接气流发 生器和出气口的第一导管、设置在外壳的外表面上的进气口、设置在外壳内的 第一排气阀、以及连接进气口和第一排气闽的第二导管。该第一排气阀控制来 自第二导管的排气流。第二排气阀设置在外壳中并可操作地连接到第一导管。 该第二排气阀控制来自第一导管的第一排气流。此外，控制器可搡作地连接到 第二排气阀，并且当呼吸器在单肢通气配置中操作时，板据与呼吸器连接的患
者的呼吸期使第二排气阀改变流量限制的程度。这样，本发明提供了具有双肢 和单肢呼吸器的组件，使得其能够使用双肢回路或常规的单肢回路进行搡作， 而不会引入较大的呼气阻力，不需要特定的单肢回路，例如不需要靠近患者的 主动排气阀。
在本发明的另 一个实施例中，通过一种向患者提供通气的系统可以实现该 目的，该系统包括呼吸器、双肢回路和单肢回路。该呼吸器包括外壳、设置在 外壳内的气流发生器、设置在外壳外表面上并可操作地连接到气流发生器的出 气口、设置在外壳的外表面上的进气口、设置在外壳内并适于在单肢通气配置 或双肢通气配置中搡作呼吸器的控制器。当呼吸器配置成在双肢通气配置中操 作时，该双肢回路具有适于连接到出气口的吸气肢，和适于连接到进气口的呼 气肢。当呼吸器配置成在单肢通气配置中搡作时，该单肢回路具有适于连接到 出气口的近端。当单肢回路连接到出气口时，控制器适于在单肢通气配置中操 作呼吸器，或者当双肢回路连接到出气口和进气口时，控制器适于在双肢通气 配置中操作呼吸器。
本发明的又一个目的是提供一种向患者提供通气的方法，该方法没有常规
通气技术的缺点。通过一种方法可以实现该目的，该方法包括提供一种呼吸
器，该呼吸器具有外壳、设置在外壳内的气流发生器、设置在外壳的外表面上 并可搡作地连接到气流发生器的出气口、设置在外壳的外表面上的进气口和设 置在外壳内并适于在单肢通气配置或双肢通气配置中搡作呼吸器的控制器。该 方法还包括提供具有吸气肢和呼气肢的双肢回路，以及当呼吸器配置成在单肢 通气配置中操作时提供具有连接到进气口的近端的单肢回路。该方法还包括选 择是在双肢通气配置还是在单肢通气配置中搡作呼吸器，以及当选择/期望双肢 通气配置时将双肢回路连接到呼吸器，或者当选择/期望单肢通气配置时将单肢 回路连接到呼吸器。
在本发明的另一个实施例中，通过提供一种呼吸器可以实现该目的，该呼 吸器包括外壳、设置在外壳内并适于产生气流的气流发生器、设置在外壳内的 排气阀、设置在外壳的外表面上的出气口、设置在外壳的外表面上的进气口、
构造成将气流发生器连接到出气口和排气阀的第一导管、构造成将进气口连接 到排气阀的第二导管，其中排气阀构造成控制来自第一导管的排气流和来自第 二导管的气流，还包括可搡作地连接到排气阀的控制器，其中响应连接到的呼 吸器的患者的呼吸期，以及响应配置成在单肢通气配置或双肢通气配置中操作 的呼吸器，该控制器使排气阀改变流量限制的程度。
在本发明的另一个实施例中，通过提供一种构造成向患者提供通气的系统 可以实现该目的。该系统包括呼吸器、响应被配置成在双肢通气配置中操作的 呼吸器，并适于连接到该呼吸器的双肢回路，以及响应被配置成在单肢通气配 置中搡作的呼吸器，并适于连接到该呼吸器的单肢回路。该呼吸器包括外壳、 设置在外壳内并构造成产生气流的气流发生器、排气阀、以及适于在单肢通气 配置或双肢通气配置中操作呼吸器的控制器。
在本发明的另 一个实施例中，通过一种向患者提供通气的方法可以实现该 目的。该方法包括使用单肢回路或双肢回路中的一个将患者和呼吸器连接，用 该呼吸器产生气流。该呼吸器包括外壳、设置在外壳内并构造成产生气流的气 流发生器、排气阀、设置在外壳的外表面上并可操作地连接到气流发生器和排 气阀的出气口、设置在外壳的外表面上并可操作地连接到排气阀的进气口、以 及可操作地连接到排气阀的控制器，该控制器适于响应通过单肢回路或双肢回 路连接到呼吸器的患者，并响应该患者的呼吸期，使排气阀改变流量限制的程 度。
当参考附图考虑下面的描述和随附的权利要求时，所有这些描述都构成本 说明书的一部分，本发明的这些和其他目的、特征和特点、以及操作方法、结 构的相关元件的功能、部件的组合和制造的经济性将变得显而易见，其中相同 的参考数字在各个附图中表示相应的部件。显然应该理解的是，附图仅仅是为 了说明和描述的目的，而不是作为对本发明的限制。
图l是与双肢患者回路连接的根据本发明的原理的呼吸器的示意图；以及
图2是图1的呼吸器与单肢患者回路连接的示意图。
具体实施例方式
这里使用的方向用语，例如左、右、顺时针、逆时针、顶部、底部、上、 下以及其派生词均为图中所示元件的定向，除非明确描述，它们并不是对权利 要求的限制。
正如这里所使用的，术语"数字"表示一个或多于一个，"一"或"一个" 的单数形式包括多个所指对象，除非在文中清楚指明。
正如这里所使用的，两个或多个部件"连接"或"耦合"在一起的描述表 示多个部件通过一个或多个中间部件直接或间接地接合在一起。此外，如这里
所使用的，两个或多个部件"固定"在一起的描述表示多个部件直接接合在一 起。
图1和2示意性地示出了通气系统的一个示例性实施例，该通气系统通常用
30泉示，其包括根据本发明原理的呼吸器32。该呼吸器32例如能够使用双肢回 路(图l)在双肢通气配置中操作，或者使用常规的单肢回路在单肢通气配置中 操作，单肢回路(图2)例如具有和导管、连接到导管的患者接口或两者相联的 被动排气口。
呼吸器32包括外壳34和设置在外壳内的气流发生器36，该气流发生器适于 产生气流。气流发生器36可以是适合于产生气流的任何设备，该气流用箭头39 表示，该气流的压力大于环境大气压力，该设备例如是压缩机、风扇、叶轮、 风机、活塞或风箱。可以将气体从任何合适的源如环境大气、储气罐(加压储 气罐)或其他气体供应提供给气流发生器。
尽管没有示出，本发明还设想向患者提供第二气体，如氧气。典型地，可 以将第一气体供应(空气)和第二气体供应(如氧气)在呼吸器中混合。通常 氧气源是加压的氧气储罐、集中墙式供应(通常用于医院)或氧浓缩器。第二 气体通常由加压的源或设置在呼吸器或其外部的压力发生器提供，该压力发生 器用于提高第二气体供应的压力'。可以在气流发生器36的上游或下游混合第一
气流和第二气体。此外，本发明设想控制第二气体的流动和/或第二气体和第一 气流的混合，使得向患者输送期望浓度的第二气体，如FI02。监测气体浓度并 以反馈方式控制第二气体的技术是已知的。因此，本发明省略对其的描述。
出气口40设置在呼吸器外壳的外表面上。第一导管42将气流发生器的输出 连接到出气口，使得从呼吸器提供气流。在示出的实施例中，阀44连接到导管 42,以控制由气流发生器36提供给患者的气体压力/流量。本发明设想，阀44可 以是适合于提供压力/流量控制功能的任何常规的压力/流量控制阀。美国专利号 5,694,923、 5，701，883、 6,123,074、 6,615,831和美国专利申请号10/832,184 (公开 号为US 2004-0211422 Al)公开了一个合适阀的实例。控制器46连接到阀44和/ 或气流发生器36,从而控制输送给患者的气体压力/流量。
本发明还可以设想，呼吸器的压力/流量控制功能可以仅通过气流发生器来 实现，即不使用阀44。这样，在一个实施例中，阀44是可选择的。例如，正如 本领域所熟知的，本发明可以设想通过改变气流发生器的运行速度来控制压力/
、、_ t=t抓更。
相反地，在另一个实施例中，本发明可以设想取消气流发生器，使用阀来 控制输送给患者的气体压力/流量。只要来自气体源如来自加压的储罐或加压的 气源的气体已经被加压了就可以。在该实施例中，其中气流发生器36是可选择 的，阀44作为压力控制阀搡作，以控制向患者输送的气体压力/流量。当然，本 发明还可以设想使用压力/流量技术的组合，即控制气流发生器的运行速度和提 供一个或多个压力/流量控制阀。
进气口48设置在外壳的外表面上，设置在外壳内的第一排气阀50通过第二 导管52连接到进气口。第一排气阀50控制来自第二导管52的排气流，该排气流 动用箭头54表示，且第一排气阀在控制器46的控制下进行操作。第一排气阀50 相当于通常的重症护理的双肢呼吸器中的排气阀。例如，第一排气阀50在控制 器46的控制下进行搡作，控制患者的呼气和呼吸末正压通气(PEEP)。
呼吸器包括和控制器46通信的输入/输出设备56。该输入/输出设备56可以是 适合于向控制器提供信息或者从控制器接受信息的任何设备，其通常用于设置
和/或控制呼吸器。该设备的实例包括直接布置在呼吸器上的小键盘、触摸屏、
显示器、按钮、开关、旋钮、拨号盘、发光二极管(LED)、扬声器、麦克风、
或其任意组合。本发明还可以设想，该输入/输出设备相对于呼吸器的外壳是远 程的或外部的，其具有有线的或无线的通信线路，该通信线路用于使远程设备 和控制器通信，以设置和/或控制呼吸器。在这种情况下，可以在呼吸器中提供 合适的终端、接收器、发射器或收发器。此外，可以在计算机网络如因特网或
LAN系统上和呼吸器进行远程通信，合适的通信连接，例如可以在呼吸器上提 供调制解调器、电缆联接、RS-232、 Tl、 DSL。
在示出的示例性实施例中，呼吸器32包括主动可控的第二排气阀58，其布 置在呼吸器外壳内并可搡作地连接到第一导管42。第二排气阀58在控制器46的 控制下控制来自第一导管的第一排气流，正如用箭头60所表示的。在该示出的 实施例中，排气流通向环境大气。然而，本发明还设想，将所有或者一部分排 气引导回到气流发生器36的入口。通过在和气流发生器相联的气动回路中提供 第二排气阈58,以及通过以和在常规的非侵入式呼吸器即单肢压力支持系统中 相同的方式操作该排气阀，本发明的呼吸器32能够在双肢、重症护理、(通常 是侵入式)通气模式中搡作，也能够在单肢、压力支持、非侵入式通气模式中 操作。
图l示出了连接到双肢患者回路70的呼吸器32。在该配置中，吸气肢72将气 流从呼吸器运送给患者，如箭头74所表示的。吸气肢的近端连接到出气口40， 而吸气肢72的远端连接到Y形连接器76。呼气肢80将气流从患者运送回到呼吸 器32,特别地，运送回到第一排气阀50，如箭头82所表示的。呼气肢的近端连 接到进气口48,而远端连接到Y形连接器76。
在搡作过程中，通过气流发生器36产生气体流动，该气体是空气、空气-氧气，混合物或任何常规的气体混合物。阀44控制由呼吸器在出气口40输出的 气体压力/流量。吸气肢72通常是柔性的软管或导管，其通过Y形连接器将气流 运送到患者的呼吸道。该Y形连接器可以使用任何常规的患者接口设备连接到 患者的呼吸道，该患者接口设备适于在该环境中使用，如气管套管、气管内导管或面罩。无论是自发的还是由呼吸器推动的患者呼吸用箭头84表示。
在吸气过程中，阀50和58关闭，或者至少足够限制，使得气流被输送到患 者的肺部，很少或者没有气体从这些阀中排出。在呼气过程中，阀58保持关闭， 但是阀50打开，使得气体能够沿着呼气肢从患者流出，并从呼气肢排出，该呼 气肢通常也是柔性的软管或导管。如上所述，控制阀50的开度可以控制整个气 动系统中的压力，如PEEP。
如上所述，阖58保持关闭，同时呼吸器在双肢配置中搡作。然而，本发明 还可以设想，使用阀58作为减压阀，而呼吸器在双肢配置中操作。也就是说， 本发明可以设想，监测导管42、吸气肢72或两者内的压力，如果所监测的压力 超过了给定阈值(该阈值通常是一个安全极限)，仅致动阀58。当然，可以仅
可以理解，当呼吸器32在双肢配置中操作时，其操作方式在很大程度上和常规 的重症护理呼吸器相同。
呼吸器32还能够使用常规的单肢回路在单肢配置中操作，即，该单肢回路 是没有在患者旁边设置特定的主动排气阀的回路。图2示出了根据一个实施例连 接到单肢回路90的呼吸器32。单肢回路90包括单腔导管92,其通常是一个柔性 软管，并具有连接到呼吸器32的出气口40的近端，以及连接到导管92的远端的 患者接口94。患者接口94将导管连接到患者的呼吸道。在示出的实施例中，患 者接口组件94是覆盖了鼻子、嘴或两者的面罩。本发明还可以设想，用于将气 流和患者呼吸道相通的其他装置如接口管、或组合式鼻/口腔罩、全面罩、气管 套管或气管内导管可以适合于用作患者接口装置94。此外，图中没有示出头盔、 接口管、或用于将患者接口装置固定在使用者上的其他装置，但是可以设想将 其用在本发明中。
在示出的实施例中，单肢回路90,即导管92和/或患者接口94包括合适的排 气组件96,其用于将气体从上述装置排出到环境大气中。在该实施例中，排气 组件96由被动排气口即连续的开口限定在导管92中。由排气口提供的气流用箭 头98表示。例如，在美国专利号5,937,851、 6，615,830和6,851,425中教导了合适
的被动排气口的实例，在此将上述专利的内容引入作为参考。
应该理解，本发明可以设想使用其他常规的被动排气组件作为排气组件96。 例如，美国专利号5,685,296和6,584,977提出了 一种适合于在这里使用的平衡 (Plateau)呼气间，该呼气阀可在气动系统中的压力发生波动时提供恒定的排 气流。为此，被动排气组件可以不是电子控制的，例如由单独的控制器来控制 的组件。
在单肢模式中操作时，控制器46根据连接到呼吸器的患者的呼吸期使第二 排气阀58改变流量限制的程度，例如打开和关闭。更加具体地，在吸气过程中， 关闭阀58从而阻止排气流60,并向患者提供气流。然而，在呼气过程中，完全 或者部分地打开阀58,以允许排气流60和患者的呼气排出到患者接口94和导管 92中。呼出气体通过排气组件96排出到大气中。根据呼气的大小，气体还可以 倒转地流回导管92到达排气阀58。因为该阀在呼气过程中是打开的，因此允许 呼出气流相对不受阻碍地通过气动系统。由于排气组件94和排气阀58的存在， 对呼出气流有非常小的阻力。因此，在使用任何常规的单肢患者回路时，呼吸 器32例如在输送非侵入式通气中也可以很好地工作。
本发明还设想，在单肢配置中使用时，气流发生器36的运行速度可以单独 地或与排气阀58相组合地改变到达患者的气体压力/流量。也就是说，本发明可 以设想取消排气阀58,而是使用运行速度控制作为增大和减小通过单肢回路向 患者提供的气流压力的技术。此外，阀44可以单独使用，或者与气流发生器36 和/或排气阀58组合使用，从而当使用连接到呼吸器的出气口的单肢回路时，在 吸气和呼气之间提供压力/流量改变功能。
从上面对本发明的描述可以理解，呼吸器32可以在单肢或双肢配置中操作。 可以使用输入/输出设备选择呼吸器所采取的哪种搡作模式。本发明还可以设 想，提供自动监测通气系统是设置在双肢配置还是单肢配置中的能力，即取消 使用者输入。例如，如果没有导管连接到进气口48，呼吸器可以编程为默认到 单肢操作配置。单肢通气配置和双肢通气配置之间的切换仅涉及将双肢回路和 呼吸器分离，然后将单肢回路连接到呼吸器(或者反之亦然)，接着使用输入/
输出设备切换操作模式，或者根据其端口连接了哪个回路使呼吸器自动确定在 哪种模式中操作。
本发明可以设想，呼吸器32中的导管和/或阀可以是分离的部件，或者可以
集成到一个单独单元中，如单个的材料单元。例如，排气阀50和排气阀58可以 组合成一个单独的三通排气阀。在该实施例中，第一导管42将出气口40连接到 气流发生器36和该组合排气阀。附加地，第二导管52将进气口48连接到该组合 排气阀。本发明还可以设想，可以在本发明的呼吸器中使用在侵入式或非侵入 式呼吸器中使用的特征和部件。例如，可以在本发明的通气系统中使用加湿器、 流量传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、滤菌器、电路加热器等 等。
尽管为了说明的目的已经详细地描述了本发明，该说明目前被认为是最可 行的且优选的实施例，但是应该理解，这些细节仅仅是为了说明的目的，本发 明不限于公开的实施例，相反地，这些细节用于覆盖落入了随附权利要求的精 神和范围内的修改和等同布置。例如，应该理解，本发明可以设想，有可能的 话，任何实施例的一个或多个特征可以和任何其他实施例的一个或多个特征组 合在一起。例如，排气阀50和排气阀58的特征可以组合成一个单独的三通排气 阀，同时其仍然处于本发明的范围。在排气阀50和排气阀58组合成一个单独的 三通排气阀的地方，可以设想，控制器46构造成即使在双肢回路72连接到呼吸 器32 (假定在双肢导管上增加了必须的排气口 )的时候也使呼吸器32在单肢配 置中搡作。
权利要求
1、一种呼吸器(32)，包括外壳(34)；设置在外壳(34)内并适于产生气流(39)的气流发生器(36)；设置在外壳(34)的外表面上的出气口(40)；连接气流发生器(36)和出气口(40)的第一导管(42)；设置在外壳(34)的外表面上的进气口(48)；设置在外壳(34)内的第一排气阀(50)；连接进气口(48)和第一排气阀(50)的第二导管(52)，其中该第一排气阀(50)控制来自第二导管(52)的排气流(54)；设置在外壳(34)中并可操作地连接到第一导管(42)的第二排气阀(58)，其中该第二排气阀(58)控制来自第一导管(42)的第一排气流(60)；以及可操作地连接到第二排气阀(58)的控制器(46)，其中响应被配置成在单肢通气配置中操作的呼吸器(32)，该控制器(46)根据与呼吸器(32)连接的患者的呼吸期，使第二排气阀(58)改变流量限制的程度。
2、 如权利要求l所述的呼吸器(32),其中第二排气阀(58)配置和布置 成将气流(60)从第一导管(42)排出到环境大气、气流发生器(36)的入口 中，或者排出到这两者中。
3、 如权利要求l所述的呼吸器(32)，还包括适于监测第一导管(42)内 的气体压力的压力传感器，其中控制器(46)根据压力传感器的输出，使第二 排气阀(58)改变流量限制的程度。
4、 如权利要求l所述的呼吸器(32)，其中呼吸器(32)适于在双肢通气 配置中或者在单肢通气配置中操作，以及其中响应在双肢通气配置中操作的呼 吸器(32)，控制器(46)根据患者的呼吸期使第一排气阀(50)改变流量限 制的程度。
5、如权利要求l所述的呼吸器(32),还包括 双肢回路(70),响应配置成在双肢通气配置中操作的呼吸器(32),该 双肢回路具有适于连接到出气口 (40)的吸气肢(72)和适于连接到进气口 (48) 的呼气肢(80);或者单肢回路(90),响应配置成在单肢通气配置中操作的呼吸器(32),该 单肢回路具有适于连接到出气口 (40)的近端。
6、 如权利要求5所述的呼吸器(32),还包括 连接到单肢回路(卯)的远端的患者接口 (94);和 设置在患者接口 (94)、单肢回路(卯)或者设置在上述两个装置之内的被动排气组件(96)，用于将第二排气流(98)提供到环境大气中。
7、 如权利要求l所述的呼吸器(32),还包括适于接受使用者输入的输入 设备(56),用于选择双肢通气配置或单肢通气配置。
8、 一种用于向患者提供通气的系统(30),包括(a) 呼吸器(32),该呼吸器包括 (1 )外壳(34);(2 )设置在外壳(34 )内并适于产生气流(39 )的气流发生器(36);(3) 设置在外壳(34)的外表面上，并可操作地连接到气流发生器(36) 的出气口 (40);(4) 设置在外壳(34)的外表面上的进气口 (48);以及(5) 设置在外壳(34)内的控制器(46),其适于在双肢通气配置或 单肢通气配置中操作呼吸器(32);(b) 双肢回路(70),响应配置成在双肢通气配置中搡作的呼吸器(32), 该双肢回路具有适于连接到出气口 (40)的吸气肢(72)和适于连接到进气口(48)的呼气肢(80);和(c) 单肢回路(卯)，响应配置成在单肢通气配置中操作的呼吸器(32), 该单肢回路具有适于连接到出气口 (40)的近端，其中控制器(46)适于响应 连接到呼吸器(32)的单肢回路(90)，并在单肢通气配置中搡作呼吸器(32)， 或者响应连接到呼吸器(32)的双肢回路(70),并在双肢通气配置中操作呼吸器(32 )。
9、 如权利要求8所述的系统(30),还包括设置在气流发生器(36)和出 气口 ( 40 )之间的第 一排气阀(50 ),该第一排气阀可搡作地连接到控制器(46 ), 其中响应在单肢通气配置中操作呼吸器(32)的控制器(46),控制器(46) 控制第一排气阀(50)，使得将气体排出到环境大气、气流发生器(36)的入 口、或者排出到上述两者。
10、 如权利要求9所述的系统(30),还包括 连接在气流发生器(36)和出气口 (40)之间的导管(42);和 适于监测导管(42)中的气体压力的压力传感器，其中控制器(46)响应压力传感器的输出，使第一排气间(50)改变流量限制的程度。
11、 如权利要求9所述的系统(30)，还包括与出气口 (40)相联的第二排 气阀(58),其中控制器(46)响应在双肢通气配置中操作的呼吸器(32)， 使第二排气阀(58)改变流量限制的程度。
12、 如权利要求8所述的系统(30),还包括 连接到单肢回路(90)的远端的患者接口 (94);和 设置在患者接口 (94)、单肢回路(90)或者这两个装置之内的被动排气组件(96),用于将第二排气流(98)提供到环境大气中。
13、 如权利要求8所述的系统(30)，还包括适于接受使用者输入的输入设 备(56),用于选择双肢通气配置或单肢通气配置。
14、 一种向患者提供通气的方法，包括以下步骤 (a)提供一种呼吸器(32),该呼吸器包括(1) 外壳(34)，(2) 设置在外壳(34)内并适于产生气流(39)的气流发生器(36)， (3 )设置在外壳(34 )的外表面上并可操作地连接到气流发生器(36 )的出气口 ( 40 ),(4) 设置在外壳(34)的外表面上的进气口 (48);和(5) 设置在外壳(34)内的控制器(46),其适于在单肢通气配置或 双肢通气配置中操作呼吸器(32);(b) 提供具有吸气肢(72)和呼气肢(80)的双肢回路(70);(c) 提供具有近端的单肢回路(90);(d) 选择在双肢通气配置或者在单肢通气配置中操作呼吸器(32);和(e) 响应所选择的双肢通气配置，将双肢回路(70)连接到呼吸器(32) 上，其中吸气肢(72)连接到出气口 (40)，而呼气肢(80)连接到进气口 (48), 或者响应所选择的单肢通气配置，将单肢回路(90)连接到呼吸器(32),其 中近端连接到出气口 (40)。
15、 如权利要求14所述的方法，其中在选择步骤中，选择双肢通气配置， 以及在连接步骤中，将双肢回路(70)连接到呼吸器(32),还包括判定从双肢通气配置切换到单肢通气配置； 使双肢回路(70)和呼吸器(32)分离；和 将单肢回路(90)连接到呼吸器(32)。
16、 如权利要求14所述的方法，其中在选择步骤选择单肢通气配置，以及 在连接步骤将单肢回路(90)连接到呼吸器(32),还包括判定从单肢通气配置切换到双肢通气配置； 使单肢回路(90)和呼吸器(32)分离；以及 将双肢回路(70)连接到呼吸器(32)。
17、 如权利要求14所述的方法，还包括从和单肢回路(90)相联的被动排 气组件(96)排出气体(98)。
18、 一种呼吸器(32)，包括 外壳(34);设置在外壳(34)内并适于产生气流(39)的气流发生器(36); 设置在外壳(34)内的排气阀(50， 58); 设置在外壳(34)的外表面上的出气口 (40); 设置在外壳(34)的外表面上的进气口 (48);构造成将气流发生器(36)连接到出气口 (40)和排气阀(50， 58)的第 一导管(42);构造成将进气口 (48)连接到排气闽(50， 58)的第二导管(52)，其中 该排气闽(50, 58)构造成控制来自第一导管(42)的排气流(60)和来自第 二导管(52)的气流(54)中的至少一个；和可搡作地连接到排气阀(50， 58)的控制器(46)，其中响应连接到的呼 吸器(32)的患者的呼吸期，以及响应配置成在单肢通气配置或双肢通气配置 中操作的呼吸器(32)，该控制器(46)使排气阀(50， 58)改变流量限制的 程度。
19、 如权利要求18所述的呼吸器(32),还包括适于监测第一导管(42) 内的气体(39)压力的压力传感器，其中控制器(46)根据压力传感器的输出 使排气闽(50， 58)改变流量限制的程度。
20、 如权利要求18所述的呼吸器(32),还包括双肢回路(70),响应配置成在双肢通气配置中操作的呼吸器(32),该 双肢回路具有适于连接到出气口 (40)的吸气肢(72)和适于连接到进气口 (48) 的呼气肢(80);或者单肢回路(90)，响应配置成在单肢通气配置中操作的呼吸器(32),该 单肢回路具有适于连接到出气口 (40)的近端。
21、 如权利要求20所述的呼吸器(32),还包括 连接到单肢回路(卯)的远端的患者接口 (94);和 设置在患者接口 (94)、单肢回路(卯)或者这两个装置之内的被动排气组件(96)，用于将排气流(98)提供到环境大气中。
22、 如权利要求18所述的呼吸器(32),还包括适于接受使用者输入的输 入设备(56)，用于选择双肢通气配置或单肢通气配置。
23、 一种构造成向患者提供通气的系统(30),包括 (a)呼吸器(32),该呼吸器包括(1) 外壳(34),(2) 设置在外壳(34)内并构造成产生气流(39)的气流发生器(36)，(3) 排气阀(50, 58 ),和(4) 适于在单肢通气配置中或在双肢通气配置中操作呼吸器(32)的 控制器(46),(b) 双肢回路(70)，响应配置成在双肢通气配置中操作的呼吸器(32), 该双肢回路适于连接到呼吸器(32);和(c) 单肢回路(90)，响应配置成在单肢通气配置中搡作的呼吸器(32), 该单肢回路适于连接到呼吸器(32)。
24、 如权利要求23所述的系统(30),其中呼吸器(32)还包括 设置在外壳(34)的外表面上并可操作地连接到气流发生器(36)的出气口 (40);和设置在外壳(34)的外表面上的进气口 (48);其中响应配置成在双肢通 气配置中操作的呼吸器(32),双肢回路(70)具有适于连接到出气口 (40) 的吸气肢(72)和适于连接到进气口 (48)的呼气肢(80);以及其中响应配置成在单肢通气配置中操作的呼吸器(32)，单肢回路(90) 具有适于连接到出气口 (40)的近端。
25、 如权利要求24所述的系统(30),其中呼吸器(32)还包括 连接在气流发生器(36)和出气口 (40)之间的导管(42);和 适于监测导管中的气体压力的压力传感器，其中控制器(46)响应压力传感器的输出使排气阀(50， 58)改变流量限制的程度。
26、 如权利要求23所述的系统(30),还包括 连接到单肢回路(90)的远端的患者接口 (94);和 设置在患者接口 (94)内或者单肢回路(90)内或者这两个装置之内的被动排气组件(96)，用于将排气流(98)提供到环境大气中。
27、 如权利要求23所述的系统(30)，其中呼吸器(32)还包括适于接受 使用者输入的输入设备(56),用于选择双肢通气配置或单肢通气配置。
28、 一种用于向患者提供通气的方法，包括以下步骤 (a)使用单肢回路(卯)或双肢回路(70)中的一个将患者和呼吸器(32) 连接；和(b)用呼吸器(32)产生气流(39)，该呼吸器(32)包括 (1)外壳(34),(2 )设置在外壳(34 )内并构造成产生气流(39 )的气流发生器(36 ), (3)排气阀(50, 58 ),(4 )设置在外壳(34 )的外表面上并可搡作地连接到气流发生器(36 ) 和排气阀(50, 58)的出气口 (40),(5 )设置在外壳(34 )的外表面上并可操作地连接到排气阀(50， 58 ) 的进气口 (48);以及(6)可操作地连接到排气阀(50, 58 )的控制器(46)，该控制器(46) 适于响应通过单肢回路(90)或双肢回路(70)连接到呼吸器(32)的患者， 以及响应该患者的呼吸期使排气阀(50， 58)改变流量限制的程度。
全文摘要
本发明的呼吸器(32)包括外壳(34)，设置在外壳(34)内的气流发生器(36)，设置在外壳(34)的外表面上的出气口(40)，和连接气流发生器(36)和出气口的第一导管(42)。在外壳(34)的外表面上还设置了进气口(48)。第二导管(52)将进气口(48)连接到外壳(34)中的第一排气阀(50)，该第一排气阀(50)可调节来自第二导管(52)的排气流(54)。设置在外壳(34)中的第二排气阀(58)连接到第一导管(42)，并且该第二排气阀(58)可调节来自第一导管(42)的排气流。当呼吸器(32)在单肢通气配置中操作时，连接到第二排气阀(58)的控制器(46)根据与呼吸器(32)连接的患者的呼吸期使第二排气阀(58)改变流量限制的程度。
文档编号A62B9/02GK101360528SQ200680050531
公开日2009年2月4日 申请日期2006年12月6日 优先权日2005年12月8日
发明者彼得·R·多伊尔 申请人:Ric投资有限公司
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